[发明专利]一种铝及铝合金靶材坯料的制作方法

说明书

本发明公开了一种铝及铝合金靶材坯料的制作方法，包括如下步骤：（1）配制金属料件，金属料件为铝或铝合金；（2）将金属料件投入熔炼炉中，控制熔炼温度在750℃‑780℃，并利用高纯氩气进行除气，得到料件熔体；（3）以高纯氮气作为雾化气体，将熔炼后的料件熔体喷射至沉积基板上，喷射完成后将沉积基板取出并进行快速冷却，得到高纯锭坯；（4）将高纯锭坯加热至150℃‑350℃，并在该温度下进行保温2h‑5h后，使用轧机对高纯锭坯进行轧制，得到轧制锭板；（5）对轧制锭板进行热处理，即得到靶材坯料。本发明的制作方法能制作出内部无缺陷、组织均匀、成分均一的靶材坯料，有效减少活泼金属靶材坯料制作时的安全问题。

技术领域

本发明涉及靶材制作技术领域，尤其涉及一种铝及铝合金靶材坯料的制作方法。

背景技术

靶材作为制作液晶面板、半导体芯片等器件的重要原料之一，始终是高端材料行业发展的重点。靶材坯料是制作靶材的原材料，其主要通过熔铸、轧制、热处理等传统工艺制作成型。对于一些特殊材料，如铝、锂等活泼金属而言，在使用上述工艺制造靶材坯料时，坯料内部易出现水分残留、反应剧烈的现象，而且坯料内部的不同区域的晶粒度差异较大，增加靶材在溅射中发生异常放电等异常现象的风险。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种铝及铝合金靶材坯料的制作方法，通过工艺改进能制作出内部无缺陷、组织均匀、成分均一的靶材坯料，有效减少活泼金属靶材坯料制作时的安全问题。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种铝及铝合金靶材坯料的制作方法，包括如下步骤：（1）配制金属料件，所述金属料件为铝或铝合金；（2）将配制好的金属料件投入熔炼炉中，控制熔炼温度在750℃-780℃，并利用高纯氩气进行除气，得到料件熔体；（3）以高纯氮气作为雾化气体，将熔炼后的料件熔体喷射至位于沉积室内的沉积基板上，喷射完成后将沉积基板取出并进行快速冷却，快速冷却前的沉积基板温度为80-100℃，快速冷却采用水为介质，且沉积基板上的锭坯在水中的停留时间不少于10min；最终得到高纯锭坯；（4）将高纯锭坯加热至150℃-350℃，并在该温度下进行保温2h-5h后，使用轧机对高纯锭坯进行轧制，得到轧制锭板；（5）对轧制锭板进行热处理，即得到靶材坯料。

本发明的有益效果在于：在步骤（3）中，通过对料件熔体进行喷射沉积，能有效减少坯料内部的晶粒度差异，提高坯料内部组织的均匀度；对于纯铝坯料而言，在喷射沉积后进行快速冷却处理，能有效抑制纯铝坯料内部晶粒过度长大，保证晶粒的细化度；对于铝合金坯料而言，在喷射沉积后进行快速冷却处理，能有效减少析出相的产生，提高组织内部的均匀度；在步骤（4）中，通过轧制工艺能精准控制坯料的塑性形变，再结合轧制前的预热处理能有效降低坯料内部晶粒尺寸的大小，使得晶粒更加细化，坯料表面更加平滑；由于步骤（4）得到的轧制锭板中存在较大的变形压力，通过步骤（5）的热处理能有效抵制轧制锭板的变形压力，保证坯料最终的稳定性。本发明的制作方法通过喷射成型与轧制工艺相结合能制作出内部无缺陷、组织均匀、成分均一的靶材坯料，有效减少活泼金属靶材坯料制作时的安全问题。

进一步来说，步骤（4）还包括对高纯锭坯进行温度控制；所述温度控制包括在加热及保温处理时，对高纯锭坯的多个位置进行温度测量，并使多个位置的温度差异控制在0-10℃。

进一步来说，多个位置的选取采用五点取样法，即首先选定高纯锭坯的中心点为第一测量点，然后在高纯锭坯的对角线上选取四个与第一测量点距离相等的点作为第二测量点。通过在高纯锭坯上选取多个位置进行温度测量，并通过五点取样法选取测量点，能更好地保证各测量点位置的均布性，进而通过对各测量点温度的控制保证高纯锭坯整体的受热均匀度。

进一步来说，在步骤（4）中，将保温后的高纯锭坯的表面温度控制至40℃-100℃后再进行轧制。

进一步来说，在步骤（3）中，雾化气体的杂质含量不大于2PPM，雾化温度为680℃-730℃；料件熔体的沉积速度为5-15kg/min。